[发明专利]一种具有三明治结构的负温度系数热敏陶瓷材料及制备方法和应用

说明书

本发明属于抑制浪涌电流用负温度系数热敏电阻材料技术领域，尤其涉及一种具有三明治结构的负温度系数热敏陶瓷材料及制备方法和应用。所述热敏陶瓷材料由两主相材料复合而成，一相以LaCr_1‑xFe_xO₃作为基础层，另一相以AB₂O₄作为敏感层，两相界面处为该两相材料均匀混合形成的过渡夹层，从而构成了由基础层、过渡夹层、敏感层形成的具有三明治结构的负温度系数热敏陶瓷材料。本发明能在有效降低材料阻值的同时保持材料的B值几乎不变，同时提高材料的稳定性。这对制备用于抑制浪涌电流的低阻值、高B值的NTC热敏电阻有着重要的理论指导和实践意义。

技术领域

本发明属于抑制浪涌电流用负温度系数热敏电阻材料技术领域，尤其涉及一种具有三明治结构的负温度系数热敏陶瓷材料及制备方法和应用。

背景技术

本发明背景技术公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

许多电子设备(开关电源、工业电机和照明电源等)在开机的瞬间会产生较大的浪涌电流，此电流虽时间很短，但通常会高于仪器设备的正常工作电流。如果不加以抑制，会缩短输入电容和整流桥的寿命，还可能造成输入电源电压的降低，从而损害仪器设备；同时，也会导致使用同一输入电源的其它动力设备瞬间断电，对临近设备的正常工作产生干扰。随着电子设备对可靠性要求的不断提高和能源资源的日益紧缩，高可靠性和高效节能的电子设备将是未来电子产品发展的一个重要方向，因此在产品的电源设计上，必须要充分考虑其可靠性能和电源使用效率。目前，抑制浪涌电流的方法主要有：电路中串联负温度系数(NTC)热敏电阻器(电路简单实用、成本低)、直接使用功率电阻(只适合微小功率开关电源)、串联固定电阻器配合晶闸管(体积大、成本高)、利用MOSFET开关管及延时网络电路(体积大、成本高)等，其中采用NTC热敏电阻是最常用的方法。根据NTC热敏电阻的I-V和I-t特性，将其串入电源回路中，室温下未通电流时，NTC热敏电阻具有较大的室温电阻值，从而起到抑制浪涌电流的作用。持续工作通过电流后，由于NTC热敏电阻自身发热，其阻值将下降到非常小的程度，此时他在回路中所消耗的功率可以忽略，不会影响仪器设备的正常工作，从而实现电源的软启动。

NTC热敏电阻的阻值随温度的升高呈指数型下降。由于其敏感性高、测温精度高、互换性好、成本低等优点而被广泛应用，是具有极大发展潜力的电子元器件。NTC在应用上一般分为测温热敏电阻(测温、控温、温度补偿)和功率型热敏电阻，用于抑制浪涌的就是功率型NTC热敏电阻。随着科技和需求的发展，NTC热敏电阻的市场需求日益剧增。NTC热敏陶瓷材料主要参数包括：(1)R_25℃，指在25℃下的电阻值；(2)材料常数B，描述热敏电阻物理特性的参数，且B值越大，灵敏度越高。不同的应用领域要求其具有不同的参数组合。

传统的NTC热敏材料一般是由Mn、Ni、Co、Fe、Cu等元素构成的尖晶石型氧化物组成，比如Cu-Ni-Mn-O，Fe-Ni-Mn-O，Zn-Ni-Mn-O等体系。这类材料虽具有良好的NTC效应，但其B值通常随着电阻率的升高而升高，反之亦然，因此，很难通过单一的尖晶石获得低阻值、高B值的NTC热敏材料。以往的研究主要是从材料体系的组成上加以改进，比如在尖晶石材料中掺杂Cu，可大幅度降低阻值，但同时会造成B值和稳定性的下降；又如在尖晶石材料中引入高导电相进行传统的两相复合，即粉体均匀混合后成型烧结，可以大大降低其电阻率，但同时B值也会跟着降低。目前为止，没有报道能有效地降低阻值的同时而保证B值变化小且稳定性好的方法。

发明内容

针对本发明在上述内容中指出的问题，探索新的降低热敏材料电阻率的同时保持B值不变，进而制备用于抑制浪涌电流的高B值、低阻值、高稳定性的NTC材料及其制备方法尤其重要。鉴于此，本发明提供一种具有三明治结构的负温度系数热敏陶瓷材料及制备方法和应用。

本发明目的之一是提供一种具有三明治结构的负温度系数热敏陶瓷材料。